• 2022年第36卷第1期文章目次
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    • >碳达峰.碳中和
    • 中国碳排放总量与强度的省际差异与因素分解

      2022, 36(1):1-9.

      摘要 (880) HTML (0) PDF 2.72 M (1311) 评论 (0) 收藏

      摘要:在碳排放总量和强度双重约束与任务分摊下,对各省份的碳排放总量与强度进行有效测算和驱 动因素分解有助于地区和国家实现“碳达峰、碳中和”的目标愿景。因此,基于 2000—2018 年中国 30 个省 份的数据,采用表面能源消费量估算法对各省市(市、区)的碳排放总量与碳排放强度进行了测算,从时间 与空间两个维度分析了碳排放总量与碳排放强度的时空动态演变趋势,并且基于 LMDI 模型对中国碳排放总 量增长的驱动因素进行了分解。研究结果显示:2018 年,中国的碳排放总量为 1 257 001.95 万 t,碳排放强 度为 1.05 t/ 千美元。2000—2018 年,中国碳排放量均值排名前三位的是山东省、河北省和山西省,排名末 三位的是北京市、海南省和青海省;碳排放强度均值排名前三位的是山西省、贵州省和宁夏回族自治区;排 名末三位的是广东省、海南省和福建省。技术效应和结构效应是中国实现碳减排的最主要因素,而经济增长 与人口增长则会导致碳排放总量增加。

    • 基于土地利用变化的岳阳市碳排放时空格局研究

      2022, 36(1):10-19.

      摘要 (950) HTML (0) PDF 18.92 M (1230) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究市域土地利用碳排放时空格局,对于指导区域实现碳中和目标具有重要的意义。因此,基 于岳阳市 2013—2019 年的土地利用数据和能源消耗数据,结合重心转移模型、ArcGIS 空间分析等方法,对 岳阳市的土地利用碳排放时空格局特征进行了分析。研究结果表明:岳阳市的土地利用类型以林地和耕地为 主,建设用地面积呈现出增加的变化趋势,土地利用的净碳排放量由 2013 年至 2019 年增加了 4.05%,其中 建设用地的碳排放是岳阳市最主要的碳源,林地对碳汇的贡献量最大,同时总土地利用碳排放强度呈现出先 减少后增加的变化趋势;岳阳市土地利用类型转移呈现出一转多的特征,土地利用碳排放总量和碳排放强度 重心均集中在岳阳县,整体上均向东南方向转移,转移距离分别为 2.96 km 和 16.15 km;2013—2019 年岳 阳市主要的土地利用变化引起的碳效应表现为碳排放增量高于碳吸收增量 5 168 294.63 t,且建设用地侵占 耕地、林地是碳排放总量大量增加的主要原因,此外林地带来的生态效益较为显著,在平衡碳循环中发挥着 重要作用。

    • 基于脱钩弹性的珠三角城市群碳达峰分析

      2022, 36(1):20-25.

      摘要 (886) HTML (0) PDF 4.65 M (1262) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于《广东省市县(区)温室气体清单编制指南(试行)》中的碳排放核算方法,在测度珠三 角城市群 9 个城市 2010—2019 年能耗 CO2 排放量的基础上,采用 GDP 和 CO2 排放增长的“脱钩”弹性, 得到各市 2011—2019 年的脱钩系数和状态,并结合最近 10 a 的 CO2 排放和脱钩指数提出了珠三角城市群的 碳达峰判别方法,最后对这 9 个城市的碳达峰情况进行了判断。结果表明:CO2 排放总量方面,广州、深圳、 中山 3 市整体上呈现下降趋势,而佛山、惠州、东莞、珠海、江门、肇庆 6 市却一直呈现上升之势;CO2 排 放强度方面,深圳基本上最低,其次是珠海和广州,中山、东莞和江门 3 市大致呈一直下降之势,佛山、惠 州、肇庆 3 市大致呈现先降后升的波动变化;脱钩状态方面,中山呈强脱钩状态,惠州、珠海、肇庆 3 市均 呈扩张性连接状态,广州、深圳、佛山、东莞、江门 5 市却呈弱脱钩状态;碳达峰情况方面,在当前产业结 构和经济环境协调发展的情况下,中山、广州、深圳、东莞、江门 5 个城市已处于碳达峰状态,而佛山、惠 州、珠海、肇庆 4 市尚未达峰。

    • >土木工程
    • 基于颗粒法的物质热传导建模与可视化仿真

      2022, 36(1):26-32.

      摘要 (869) HTML (0) PDF 29.83 M (1256) 评论 (0) 收藏

      摘要:核废料深地质处置等问题常需进行热传导分析,而传统的热传导分析基于连续模型,无法描述 热量在两个接触体之间的传递细节。针对这一问题,首先,基于颗粒法将材料离散为一系列的热存储器和热 管道,通过与颗粒相关的热存储器和与接触相关的热管道组成的网络实现温度交换。其次,通过 Qt 搭建程 序架构,利用开放图形程序接口 OpenGL 实现可视化,并通过分析一维薄板、二维对称圆环的热传导特性对 其进行正确性验证,同时研究了颗粒粒径和堆积方式对传热的影响。结果表明,该方法能较好地模拟物质的 传热过程。

    • 基于帕德逼近响应面法的边坡可靠度分析

      2022, 36(1):33-38.

      摘要 (885) HTML (0) PDF 1.60 M (1190) 评论 (0) 收藏

      摘要:边坡工程在进行稳定性分析评价时,通常其功能函数呈现出高度非线性隐式特性,从而导致无 法直接求解其可靠度。因此,提出将数值分析中的帕德有理逼近与可靠度分析中的响应面法相结合,利用帕 德逼近有理多项式拟合响应面函数。并采用拉丁超立方试验构造样本,将样本数据代入简化 Bishop 算法中 得到边坡功能函数值,求解得到代理模型待定系数,从而实现隐式功能函数显式化。且基于 Matlab 程序语 言编制 JC 法可靠度指标计算程序,建立了基于帕德逼近有理多项式的边坡稳定可靠度分析新方法(PRSM)。 通过两个经典的边坡算例,验证了所提方法的可行性、计算的高效性及准确性。最后,将所提方法应用于某 实际边坡工程中,计算结果表明,该边坡工程失稳的可能性较低,与实际监测结果吻合。

    • 基于影响矩阵法的钢管混凝土拱桥索力优化模型

      2022, 36(1):39-45.

      摘要 (932) HTML (0) PDF 23.98 M (1265) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析比较了几种计算索力方法的优劣,并且以东海特大桥系杆拱连续梁为例,通过引入影响矩 阵法构建了吊杆张拉优化模型,以减少吊杆张拉次数为目标,同时运用有限元分析软件 Midas Civil 建立了 桥梁模型,再对优化模型的可靠性进行了验证。研究结果表明:影响矩阵法的引入有效地减少了吊杆张拉次 数,可将吊杆的张拉调整次数缩减为两次,且优化后的吊杆成桥索力与设计值的差值控制在±3% 的范围内, 满足施工控制要求。

    • >电气工程
    • 基于滑模自抗扰的永磁同步电机控制

      2022, 36(1):46-52.

      摘要 (888) HTML (0) PDF 22.03 M (1286) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于自抗扰原理的永磁同步电机控制存在待整参数多和参数物理意义不明显等问题,提出 一种改进滑模自抗扰控制算法。首先,利用滑模趋近律构建出最优控制函数,将扩张状态观测器及非线性误 差反馈控制律中的 fal 函数用最优控制函数代替,从而减少待整参数,完成对非线性自抗扰控制器结构的优化。 其次,使用李雅普诺夫函数对改进滑模自抗扰控制器的稳定性进行分析。最后,采用 Matlab 仿真验证该算 法的可行性。仿真结果表明:永磁同步电机调速系统采用改进滑模自抗扰控制器后,既能保留非线性自抗扰 法无超调起动和抗负载扰动能力强的优点,又能提高永磁同步电机调速系统的动态稳态性能。

    • 基于转动惯量辨识与扰动补偿的 永磁同步电机滑模控制

      2022, 36(1):53-60.

      摘要 (804) HTML (0) PDF 18.33 M (1222) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对永磁同步电机负载转矩波动及负载转动惯量的变化对控制性能的影响,采用一种模型参考 自适应控制方法实时辨识转动惯量,利用设计的扰动补偿观测器,结合辨识出的转动惯量估算出负载转矩值, 然后将观测的负载转矩转换为观测电流值与给定电流值的误差,从而对控制系统进行前馈补偿,以减小转矩 电流脉动,提高系统的抗扰能力和响应速度。通过模型在环实物仿真平台验证,所采用的控制策略对系统的 抗扰性能和响应速度都有很好的改善效果,增强了系统的鲁棒性。

    • >机械工程
    • 航空机匣零件加工变形量预测与控制

      2022, 36(1):61-66.

      摘要 (999) HTML (0) PDF 13.22 M (1251) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空机匣类零件通常由航空难加工材料制成,壁薄、刚性差、难加工,极易发生切削变形。因 此,以航空薄壁机匣零件为研究对象,基于切削加工力学建模,采用有限元分析方法,实现了对航空薄壁机 匣零件车削加工变形量的预测。在此基础上,采用加工变形量主动补偿方法,通过对每次走刀的切削深度进 行补偿以减少加工变形量。有限元仿真与切削试验结果均显示,采用该方法可以大大减少加工变形误差并使 其分布更加均匀,可有效地控制切削加工变形量。

    • 圆管流速骤增对局部阻力的影响

      2022, 36(1):67-71.

      摘要 (886) HTML (0) PDF 10.41 M (1224) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究流速骤增引起的阻力特性以及相关受制因素的受控特性,采用速度骤增比分别为 25:1 和 4:1 的透明有机玻璃圆管和不同来流紊流程度的试验装置进行了局部阻力测试试验。试验结果表明,速度 骤增管的阻力系数先随雷诺数增加而急剧减小,而后随雷诺数的增加逐渐减少直至不变。随着上游来流的紊 流强度增加,在试验所测雷诺数范围内,局部阻力系数因分离流再附点提前而减小;速度骤增管的局部阻力 系数不仅与速度骤增比和突缩结构有关,同时在设计管内流速下与雷诺数成负相关。这一试验结果与经典教 科书对突缩阻力系数与雷诺数无关的传统经验公式并不相同,对管网设计过程中必须进行的总阻力准确评估, 具有一定的参考意义。

    • >应用技术
    • MXn 半导体层状材料层间热电性质预测

      2022, 36(1):72-83.

      摘要 (852) HTML (0) PDF 24.34 M (1209) 评论 (0) 收藏

      摘要:优质的热电材料要求具有“声子玻璃、电子晶体”特性,因此,基于第一性原理计算,提出在 二元 MXn 半导体层状材料中筛选具有上述特性材料的方法。因层间为范德华作用力,层状材料中面外方向 的晶格热导率都非常低,是良好的“声子玻璃”材料。而面外方向的电子输运能力与 M 元素和原子距离相 关。M 为主族元素时(例如 SnSe),因非局域的 pz 轨道和较小的原子层间距离(小于 4 ?)使电子具有良 好的层间输运性能。当 M 为过渡金属元素时(例如 MoS2),局域的 d 轨道和较大的阳离子层间距(大于 6 ?)使得电子无法在层间传输。通过阳离子 M 的层间距离大小和类型(主族元素还是过渡金属)可以对层状 材料面外方向的热电性质进行判断,为筛选出有潜力的高 ZT 热电材料提供理论指导。

    • 融合边缘条件的多个鉴别器生成对抗网络

      2022, 36(1):84-94.

      摘要 (856) HTML (0) PDF 45.18 M (1246) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有图像处理方法仍然存在人脸补全后,人脸五官等局部区域的视觉连通性较差的问题, 提出了一种包含全局鉴别网络、局部鉴别网络和人脸部位鉴别网络的边缘补全方法。其中全局鉴别网络鉴别 全图的视觉连通性;局部鉴别网络约束补全部分;人脸部位鉴别网络约束补全图像效果。将残缺灰度图、 残缺边缘图和掩膜图输入到边缘补全网络,得到补全边缘图。然后将补全边缘图和残缺彩色图输入到图像 补全网络,得到补全图像。边缘补全网络和图像补全网络进行端对端连接,形成一个完整的解决方案。在 CelebA 数据集上与对照组进行视觉连通性对比,结果表明:提出的算法能够更好地还原人脸部位的信息。

    • 改良填料生物滞留柱去除雨水径流中 污染物试验研究

      2022, 36(1):95-100.

      摘要 (856) HTML (0) PDF 19.44 M (1230) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统类型生物滞留设施氮、磷去除效果不佳且不稳定的问题,对装填改良材料的传统生 物滞留柱性能展开了研究。构建了 4 个生物滞留柱(Z1、Z2、Z3、Z4),Z1 为对照生物滞留柱,其余 3 个 柱子分别装有麦饭石、沸石、蛭石填料层,柱内均设置了 35 cm 的淹没区,对滞留柱出水进行取样分析。 结果表明:4 个生物滞留柱对 TP、COD、氨氮、硝态氮的去除率分别为 76.7%~85.6%、87.78%~94.19%、 76.7%~87.67% 和 78%~88%。与 Z1 相比,Z2、Z3 和 Z4 对不同污染物的去除效果都有提升,其中 Z4(蛭 石填料)去除效果最优。

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